鋰離子電池極片碾壓裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鋰離子電池極片碾壓裝置，其包括一對冷壓輥和一對設(shè)于冷壓輥上游的熱壓輥，熱壓輥輥縫D1與冷壓輥輥縫D2的大小關(guān)系為D1≥D2。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置為四輥結(jié)構(gòu)的熱冷碾壓裝置，其在熱壓時(shí)將極片加熱至一定溫度，因此可用較小的壓力將極片碾壓到需要的厚度，減少了膜片在碾壓過程的延伸現(xiàn)象；熱壓后再通過冷壓對極片進(jìn)行厚度定型，從而減小了極片軋制后的膨脹反彈現(xiàn)象，有效改善了電芯變形問題。
【專利說明】鋰離子電池極片碾壓裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鋰離子電池制造領(lǐng)域，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種可有效防止極片碾壓后膨脹反彈的鋰離子電池極片碾壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池極片的制備過程，通常包括制漿、涂膜、干燥、碾壓、切割等工序，雖然不同廠商或不同電池的制造工序可能會有所變化，但極片碾壓都是必不可少的工序。極片在經(jīng)過碾壓后可達(dá)到一定的壓實(shí)密度，這對鋰離子電池能量密度的提升非常重要。[0003]相關(guān)技術(shù)中的極片碾壓通常是采用對輥冷壓技術(shù)，該技術(shù)是在常溫狀態(tài)下利用冷壓機(jī)對極片進(jìn)行碾壓，以使極片達(dá)到所設(shè)計(jì)的厚度。但是，冷壓后的極片在后續(xù)工序中容易出現(xiàn)膨脹反彈現(xiàn)象，進(jìn)而引起電池的變形。
[0004]例如，一種已知的鋰電池極片輥壓加工設(shè)備采用兩對輥將極片卷的一次大變形量分散為兩次小壓縮變形量，從而有效降低了輥壓加工對極片卷產(chǎn)生的應(yīng)力，降低了極片卷的翹曲程度，減少了極片卷斷帶的可能，提高了輥壓工序的生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性，也減少了極片卷的浪費(fèi)。但是，利用上述加工方式所生產(chǎn)的極片，其反彈程度與一次冷壓極片所產(chǎn)生的反彈程度是一致的，也就是說并沒有解決極片反彈問題，不能有效改善電芯變形問題。
[0005]有鑒于此，確有必要提供一種可有效防止極片碾壓后膨脹反彈的鋰離子電池極片碾壓裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種可有效防止極片碾壓后膨脹反彈的鋰離子電池極片碾壓裝置，以改善電池變形問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供了一種鋰離子電池極片碾壓裝置，其包括一對冷壓輥和一對設(shè)于冷壓輥上游的熱壓輥，熱壓輥輥縫Dl與冷壓輥輥縫D2的大小關(guān)系為Dl≥D2。
[0008]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述熱壓輥是25~150°C的熱壓輥，冷壓輥是10~15°C的冷壓輥。
[0009]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，鋰離子電池極片碾壓裝置還包括用于加熱熱壓輥的加熱裝置和用于冷卻冷壓輥的冷卻裝置，加熱裝置與每個(gè)加熱輥分別進(jìn)行單獨(dú)連接，冷卻裝置與每個(gè)冷壓輥分別進(jìn)行單獨(dú)連接。
[0010]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述每個(gè)熱壓輥的表面裝設(shè)有多個(gè)彼此獨(dú)立工作的外感應(yīng)溫度檢測模塊，這些模塊檢測熱壓輥表面的溫度變化并控制加熱裝置對熱壓輥進(jìn)行加熱，其對熱壓輥表面溫度控制的精度在土 rc范圍內(nèi)。
[0011]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述冷壓輥輥縫D2等于極片達(dá)到所需壓實(shí)密度時(shí)的厚度值D3，熱壓輥輥縫Dl的取值優(yōu)選為D1=D2=D3。
[0012]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述熱壓輥和冷壓輥的轉(zhuǎn)動由一系列防松動軸承支撐，輥縫Dl、D2分別由微調(diào)節(jié)器來控制，各微調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度均在Iym以上。
[0013]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述熱壓輥的上游設(shè)有對極片進(jìn)行預(yù)熱的預(yù)熱裝置。
[0014]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述預(yù)熱裝置為能夠?qū)O片加熱至25~150°C的紅外線加熱裝置或電加熱裝置，預(yù)熱裝置的表面采用鐵氟龍絕緣襯墊作為保護(hù)。
[0015]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述熱壓輥和冷壓輥中的每一對都設(shè)有輥間壓力控制結(jié)構(gòu)，且每對輥都調(diào)整為傳動側(cè)壓力等于非傳動側(cè)壓力。
[0016]作為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的一種改進(jìn)，所述熱壓輥和冷壓輥的壓力分別由液壓系統(tǒng)提供，液壓系統(tǒng)采用可變?nèi)莘e的液壓泵。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置為四輥結(jié)構(gòu)的熱冷碾壓裝置，其在熱壓時(shí)將極片加熱至一定溫度，因此可用較小的壓力將極片碾壓到需要的厚度，減少了膜片在碾壓過程中的延伸現(xiàn)象；熱壓后再通過冷壓對極片進(jìn)行厚度定型，從而減小了極片軋制后的膨脹反彈現(xiàn)象，有效改善了電芯變形問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置及其有益效果進(jìn)行詳細(xì)說明，其中:
[0019]圖1為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置的碾壓示意圖。
【具體實(shí)施方式】`
[0021]為了使本實(shí)用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實(shí)施方式】僅僅是為了解釋本實(shí)用新型，并非為了限定本實(shí)用新型。
[0022]請參閱圖1和圖2，本實(shí)用新型鋰離子電池極片碾壓裝置包括預(yù)熱裝置10、熱壓輥12、冷壓輥14、加熱裝置16、浮動輥18和冷卻裝置20。
[0023]預(yù)熱裝置10設(shè)于熱壓輥12的上游，用于將涂布后待碾壓的極片30預(yù)熱到和熱壓輥12相近的溫度。預(yù)熱裝置10中設(shè)有供極片30穿過的通道，并采用紅外線或電加熱等方式對穿過其中的極片30進(jìn)行加熱，加熱的溫度范圍為25~150°C。預(yù)熱裝置10的表面采用鐵氟龍絕緣襯墊作為保護(hù)。
[0024]熱壓輥12為一對，用于彼此配合而對極片30進(jìn)行熱壓，其工作時(shí)的加熱溫度范圍為25~150°C。冷壓輥14設(shè)于熱壓輥12的下游，也為一對，用于彼此配合而對極片30進(jìn)行冷壓，其工作時(shí)的冷卻溫度范圍為10~15°C。
[0025]熱壓輥12和冷壓輥14的轉(zhuǎn)動由一系列防松動軸承支撐，每對壓輥之間的間隙分別由微調(diào)節(jié)器來控制，從而保證輥縫D1、D2的調(diào)節(jié)精度在I μ m以上；使用時(shí)，輥縫D1、D2的取值分別調(diào)整為:D1 ^ D3，D2=D3 ;優(yōu)選為D1=D2=D3，其中，D3是極片30達(dá)到所需壓實(shí)密度時(shí)的厚度值。[0026]熱壓輥12和冷壓輥14都設(shè)計(jì)為壓力可獨(dú)立控制結(jié)構(gòu)，各壓輥的壓力分別由液壓系統(tǒng)提供，液壓系統(tǒng)采用可變?nèi)莘e的液壓泵。當(dāng)壓輥不運(yùn)動時(shí)，液壓泵的液壓流會減小，從而節(jié)省能量并降低部件間的磨損；當(dāng)壓輥的設(shè)定壓力較小時(shí)，采用小容積液壓模式來提高壓力調(diào)整精度。使用時(shí)，為了使極片30達(dá)到所需壓實(shí)密度時(shí)的厚度，在調(diào)整輥縫Dl和D2時(shí)，也需要調(diào)節(jié)熱壓輥12和冷壓輥14的輥間壓力，一般將每對輥的壓力調(diào)整為傳動側(cè)壓力等于非傳動側(cè)壓力。
[0027]加熱裝置16用于加熱熱壓輥12，加熱方式為電加熱、電磁感應(yīng)加熱、導(dǎo)熱油加熱等方式的一種。為了方便對每個(gè)熱壓輥12進(jìn)行加熱，加熱裝置16與每個(gè)加熱輥10分別進(jìn)行單獨(dú)連接。為了避免熱壓輥12因溫度差異出現(xiàn)熱膨脹而導(dǎo)致極片寬度方向的厚度波動，在熱壓輥12的表面裝設(shè)了八個(gè)彼此獨(dú)立工作的外感應(yīng)溫度檢測模塊22 ;這些模塊22檢測熱壓輥12表面的溫度變化并控制加熱裝置16對熱壓輥12進(jìn)行加熱，從而將熱壓輥12表面的溫度變化控制在± I °C范圍內(nèi)。[0028]浮動輥18設(shè)于冷壓輥14和熱壓輥12之間，用于對熱壓后的極片30進(jìn)行張力緩沖。
[0029]冷卻裝置20用于冷卻冷壓輥14，冷卻方式為冷卻水冷卻或其他合適的方式。為了方便對每個(gè)冷壓輥14進(jìn)行冷卻，冷卻裝置20與每個(gè)冷壓輥14分別進(jìn)行單獨(dú)連接。
[0030]待碾壓極片30包括集流體32和涂布于集流體兩面的膜片34、36 ;由于集流體32上存在單面涂膜區(qū)，因此膜片34的長度大于膜片36的長度。
[0031]碾壓開始前，首先利用微調(diào)裝置將兩個(gè)熱壓輥12之間輥縫Dl的大小調(diào)整為等于或略大于極片30達(dá)到所需壓實(shí)密度時(shí)的厚度值D3，將兩個(gè)冷壓輥14之間輥縫D2的大小調(diào)整為等于D3。
[0032]碾壓時(shí)，待碾壓極片30首先經(jīng)預(yù)熱裝置10加熱到表面溫度與熱壓輥12溫度相近，然后插入兩個(gè)熱壓輥12之間進(jìn)行熱壓(此時(shí)，熱壓輥12由加熱裝置16提供熱源，并利用八個(gè)外感應(yīng)溫度檢測模塊22控制表面溫度)，從而將極片30厚度由DO碾壓變薄為Dl(D0>D1 ^ D3);熱壓后的極片30經(jīng)過浮動輥18進(jìn)行張力緩沖，之后插入兩個(gè)冷壓輥14之間進(jìn)行冷壓，冷壓輥14由冷卻裝置20所提供的冷卻水冷卻，由于兩個(gè)冷壓輥14之間的輥縫D2等于極片30達(dá)到所需壓實(shí)密度時(shí)的厚度值D3，因此冷壓可將極片30的厚度定型為D3。
[0033]通過以上描述可知，相對于現(xiàn)有對輥冷壓技術(shù)，本實(shí)用新型采用四輥結(jié)構(gòu)的熱冷碾壓裝置，其在熱壓時(shí)將極片30加熱至一定溫度，因此可用較小的壓力將極片30碾壓到需要的厚度，減少了膜片34、36在碾壓過程的延伸現(xiàn)象；熱壓后再通過冷壓對極片30進(jìn)行厚度定型，從而減小了極片30軋制后的膨脹反彈現(xiàn)象，有效改善了電芯變形問題。
[0034]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池極片碾壓裝置，包括一對冷壓輥，其特征在于:還包括一對設(shè)于冷壓輥上游的熱壓輥，熱壓輥輥縫Dl與冷壓輥輥縫D2的大小關(guān)系為Dl ^ D2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述熱壓輥是25~150°C的熱壓輥，冷壓輥是10~15°C的冷壓輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:還包括用于加熱熱壓輥的加熱裝置和用于冷卻冷壓輥的冷卻裝置，加熱裝置與每個(gè)加熱輥分別進(jìn)行單獨(dú)連接，冷卻裝置與每個(gè)冷壓輥分別進(jìn)行單獨(dú)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述每個(gè)熱壓輥的表面裝設(shè)有多個(gè)彼此獨(dú)立工作的外感應(yīng)溫度檢測模塊，這些模塊檢測熱壓輥表面的溫度變化并控制加熱裝置對熱壓輥進(jìn)行加熱，其對熱壓輥表面溫度控制的精度在土 1°C范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述冷壓輥輥縫D2等于極片達(dá)到所需壓實(shí)密度時(shí)的厚度值D3，熱壓輥輥縫Dl的取值優(yōu)選為D1=D2=D3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述熱壓輥和冷壓輥的轉(zhuǎn)動由一系列防松動軸承支撐，輥縫Dl、D2分別由微調(diào)節(jié)器來控制，各微調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)精度均在Iym以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述熱壓輥的上游設(shè)有對極片進(jìn)行預(yù)熱的預(yù)熱裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述預(yù)熱裝置為能夠?qū)O片加熱至25~150°C的紅外線加熱裝置或電加熱裝置，預(yù)熱裝置的表面采用鐵氟龍絕緣襯墊作為保護(hù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述熱壓輥和冷壓輥中的每一對都設(shè)有輥間壓力控制結(jié)構(gòu)，且每對輥都調(diào)整為傳動側(cè)壓力等于非傳動側(cè)壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池極片碾壓裝置，其特征在于:所述熱壓輥和冷壓輥的壓力分別由液壓系統(tǒng)提供，液壓系統(tǒng)采用可變?nèi)莘e的液壓泵。
【文檔編號】B21B37/74GK203437408SQ201320564063
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】周中心, 邱建富, 何平, 李聰, 熊建群, 蔡開貴 申請人:東莞新能源科技有限公司